(57)【要約】      （修正有）【課題】チャンバのクリーニング周期を大幅に改善した半導体製造装置のガスクリーニングシステムを提供する。【解決手段】チャンバ４２内に多量の加熱された窒素ガスを高温、高速で導入しチャンバ４２内に乱流を発生させる。熱効果と相まって付着している反応生成物、水分、ゴミ等を脱離させ、ガス自体の粘性流に取り込み、半導体製造装置側の排気系９〜１３によって外部へ排出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空前室と真空本室を有し、被処理体に所望の処理を施す半導体製造装置と、
前記所望の処理によって生成した前記半導体製造装置内の残留物を除去するための不活性ガスを、圧縮加熱して前記半導体製造装置の真空前室に導入するクリーニングガス導入機構と、
前記半導体製造装置から除去された残留物を排気ガスとともに圧縮加熱し、排気速度を可変に排気する排気機構と、前記クリーニングガス導入機構及び排気機構を制御するシステムコントローラ
から構成されることを特徴とする半導体製造装置のガスクリーニングシステム。
【請求項２】
前記排気機構は、前記排気ガスを排出側に送り出すポンプユニットと排気配管をヒーティングするヒータ装置から構成されることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置のガスクリーニングシステム。
【請求項３】
前記システムコントローラは、前記クリーニングガス導入機構に設けられたエアオペバルブ及びヒータを制御し、前記クリーニングガス導入機構及び排気機構をインターロック制御し、又はプロセス監視を行うことを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置のガスクリーニングシステム。
【請求項４】
前記不活性ガスはＮ２であって、１０〜３００リットル／分の出力流量、前記真空前室入口部で５０〜８５℃の温度に圧縮加熱して前記真空前室に導入される、ことを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置のガスクリーニングシステム。
【請求項５】
前記不活性ガスは、前記クリーニングガス導入機構の導入配管を９０〜１３０℃のヒータ温度で加熱することにより、前記真空前室に導入される、ことを特徴とする請求項５記載の半導体製造装置のガスクリーニングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置のガスクリーニングシステムに係り、特にホットガスクリーニングシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、プラズマＣＶＤ（化学気相成長法）、イオン注入、ガスエッチング等で多種の反応ガスを用いて成膜、加工等が行われている。例えば、半導体基板に対する薄膜形成処理では、プラズマを用いた化学的気相成長法（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）、物理的気相成長法（Physical Vapor Deposition：ＰＶＤ）等が用いられる。プラズマを用いた気相成長法の処理でも、基板上だけでなく処理チャンバ内や、配管のいたるところに膜堆積が起こるため、基板上以外に堆積した膜が剥がれて、基板上に堆積された膜中に取り込まれたり、基板表面に付着したりする。
【０００３】
これら剥離した汚染物質は、基板が構成するデバイスの欠陥につながり、デバイスの歩留まりの低下、デバイス特性の悪化といった問題を生じる。
【０００４】
また、薄膜形成された基板等に対してエッチングを行う場合には、エッチングガスを処理チャンバ内に導入し、導入したガスをプラズマ化してラジカル種を発生させてエッチングを行うドライエッチング等が行われている。プラズマドライエッチングでは、エッチングにともなって発生する生成物がチャンバ内のいたるところに付着、堆積する。これらの生成物は、エッチングにより生成される副生成物や、ラジカル化したエッチングガス物質同士の反応による反応生成物であり、これらがチャンバ内に堆積或いは付着膜を形成する。
【０００５】
この堆積或いは付着膜は、エッチングを繰り返すに従い、チャンバ内壁及びチャンバ内の各部品表面で徐々に成長し、膜厚が厚くなる。この厚くなった膜はやがて剥離してパーティクルの原因となり、また、エッチング形状の再現性を悪化させたり、チャンバの終点検出用の覗き窓を曇らせて終点検出器の感度を低下させたりする。
【０００６】
そこで、プロセスガス、特に、プラズマ化されたプロセスガスを用いた薄膜形成、エッチング等の処理では、処理チャンバ内の、被処理体以外の不必要な部分に付着或いは堆積した膜を除去することが必要となる。これらの加工等で生じる排ガス中の反応生成物は、プロセスチャンバーや排気配管に付着する。
【０００７】
半導体製造装置のスループット向上の為、メンテナンス頻度の改善は重要であり、従来から、プロセスチャンバや排気配管に付着した反応生成物を除去する為に、高頻度のウエット洗浄が行われている。ウエット洗浄は、酸化・還元反応、あるいは溶解等により、除去対象である反応生成物を処理するものである。処理装置を一旦停止し、大気開放した後で処理を行う必要がある。さらに、ウエット洗浄を行うためには、プロセスチャンバや排気配管を、洗浄処理槽で洗浄できる大きさに限度があることから、分解・組み立てが不可欠である。
【０００８】
分解・組み立てを含む洗浄プロセスは、多大な時間と労力を必要とすることから、ウエット洗浄の頻度を減らすべく、反応生成物の生成そのものを抑制する試みや反応生成物の付着を防止する提案がなされている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
また、ウエット洗浄の他に、クリーニング用のガスを用いて行うドライクリーニングが知られている。クリーニングガスとしては、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＳＦ６、ＮＦ３等のフッ素系物質やＣｌ２、ＢＣｌ４等の塩素系物質を含むガスが挙げられる。例えば、ＣＶＤ処理後にチャンバ内に付着したＳｉＯ２を、ＮＦ３を含むクリーニングガスで除去する場合、ＮＦ３ガスはプラズマ化され、これにより発生した活性ラジカル種であるフッ素ラジカルがＳｉＯ２と反応してＳｉＦ４となる。気体であるＳｉＦ４がガス流とともにチャンバ外部に排気されるにつれてチャンバ内のＳｉＯ２は除去され、チャンバのクリーニングが進行する。処理装置のチャンバは、排気装置を備え、内部が一定の真空度に維持されるように減圧排気されている。チャンバ内に導入されたクリーニングガスの、チャンバ内の汚染物質に対する反応率は、通常、１０％前後と低く、クリーニングガスを構成する高価なＮＦ３等のガスの大半は、排気装置により利用されないまま排出されることになる。このため、クリーニングガスによる処理装置のチャンバのドライクリーニングには、クリーニングガスの利用効率が低いので、クリーニングガスを再循環させることも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
一方、ホットガスによる洗浄システムも使用され始めている。この洗浄システムは、チャンバ内に多量の窒素ガス又は不活性ガスを高温、高速で導入しチャンバ内に乱流を発生させる。熱効果と相まって付着している反応生成物、水分、ゴミ等を脱離させ、ガス自体の粘性流に取り込み、装置側の排気系によって外部へ排出するものである。
【００１１】
しかしながら、このようなホットガス供給装置を外部装置として、半導体製造設備に接続しても、所望の洗浄効果が得られないことがあった。
【００１２】
そこで、ホットガス供給装置の接続方法とプロセスを適正化したガスクリーニングシステムの構築が要請されている。
【特許文献１】特開２００１−１８９２７７号公報
【特許文献２】特開２００３−１７４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、チャンバのクリーニング周期を大幅に改善した半導体製造装置のガスクリーニングシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願発明の一態様によれば、真空前室と真空本室を有し、被処理体に所望の処理を施す半導体製造装置と、前記所望の処理によって生成した前記半導体製造装置内の残留物を除去するための不活性ガスを、圧縮加熱して前記半導体製造装置の真空前室に導入するクリーニングガス導入機構と、前記半導体製造装置から除去された残留物を排気ガスとともに圧縮加熱し、排気速度を可変に排気する排気機構と、前記クリーニングガス導入機構及び排気機構を制御するシステムコントローラから構成される半導体製造装置のガスクリーニングシステムが提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、チャンバのクリーニング周期を大幅に改善した半導体製造装置のガスクリーニングシステムが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体製造装置のガスクリーニングシステムの構成示す構成図である。
【００１８】
このガスクリーニングシステムは、チャンバ内に多量の加熱された窒素ガス又は不活性ガスを高温、高速で導入しチャンバ内に乱流を発生させる。熱効果と相まって付着している反応生成物、水分、ゴミ等を脱離させ、ガス自体の粘性流に取り込み、半導体製造装置側の排気系によって外部へ排出するものである。
【００１９】
図１において、クリーニングガスを供給する導入配管２が外部装置１に接続されている。導入配管２は、例えばＳＵＳ  ＢＡ管でよい。導入配管２の途中には、流量制御のための操作バルブとしてエアオペバルブ３が配設されている。外部装置１は、ホットガスを半導体製造装置４に供給するためのものであって、システムコントローラ５が接続されている。このシステムコントローラ５は、外部装置を含むクリーニングシステム１００を制御するもので、例えば、エアオペバルブ制御、ヒータ制御、インターロック制御、あるいはプロセス監視を行うものである。外部装置１は導入配管２を介して半導体製造装置４のロードロック（真空前室）チャンバ４１に接続されている。ロードロックチャンバ４１直前の導入配管６には、ガス導入部のバルブとして、バルブ本体の構造がストレートで液溜りがないストレートバルブ７が介装されている。高い流量定格特性で、クリーニングガスの速度損失が小さくなるようにするためである。
【００２０】
ストレートバルブ７の出口側近傍には、センサ８が配設されている。このセンサ８はホットガスの圧力及び温度を検知するものである。導入配管２、６は、図示しない加熱装置によりヒーティングされ、クリーニングガスが所望の温度まで加熱され、温度損失が最小となるようにしている。半導体製造装置４のロードロックチャンバ４１に送りこまれたクリーニングガスは、半導体製造装置４の真空本室であるプロセスチャンバ４２に供給される。多量の不活性ガスは、高温、高速でプロセスチャンバ４２内に導入されると、プロセスチャンバ４２内に乱流を発生させる。クリーニングガスの熱効果と相まって、プロセスチャンバ４２内に付着している反応生成物、水分、ゴミ等を脱離させる。
【００２１】
プロセスチャンバ４２の出口側は、排気配管９を介して排気ポンプ及びホンプユニット１０に接続している。ホンプユニット１０は、メカニカルブースターポンプ（ＭＢＰ）１１と油拡散ポンプ（ＤＰ）１２を主構成とし、プロセスチャンバ４２から出たホットガスの排気ポンプによる排気速度を可変制御するもので、コントローラ機能を有している。ホンプユニットは、排気配管９を介してスクラバ１３に接続している。排気配管９は、図示しない加熱装置によりヒーティングされ、クリーニングガスの温度損失が最小となるようにしている。
【００２２】
上述の如く構成されたガスクリーニングシステム全体は、システムコントローラで制御され、外部装置、エアオペバルブ、インターロックの動作が連動できるようになっている。すなわち、本ガスクリーニングシステムは、システムを構成する各部の圧力、温度が監視され、所定のプロセスが常に適正な状態にあるようにキープされている。
【００２３】
次に、上述の如く構成したホットガスクリーニングシステムにおけるクリーニング例について説明する。
【００２４】
クリーニングガスとして窒素（Ｎ２）ガスを使用した。尚、使用する不活性ガスはＮ２に限られず、ＡｒあるいはＨｅガスでもよい。供給するＮ２ガスの流量は、１０〜３００リットル／分の出力とし、チャンバ内にバースト状に送り込むと好適である。従来のＮ２ガス流量５００〜７００リットル／分に比べて、大幅に削減している。
【００２５】
このＮ２ガスをロードロックチャンバ入口部で５０〜８５℃の温度になるように、導入配管を９０〜１３０℃のヒータ温度でヒーティングした。従来、ロードロックチャンバ入口部で１００〜１３０℃の温度、導入配管で１３０℃程度が必要とされていたので、エネルギ効率が格段に向上しているだけでなく、かかる温度が高すぎても、クリーニング能力が十分発揮できなくなるという不都合が改善されている。
【００２６】
このとき、排気ポンプの排気速度は、５００〜２０００リットル／分となるように、システム制御した。従来、排気ポンプの排気速度として、４０００リットル／分以上必要とされていたので、排気ポンプ自体、小型化することができた。また、大容量の排気が必要でなくなったので、クリーニングシステムが冷やされ過ぎることが防止できている。
【００２７】
このように、導入された粘性流ガスに水分やパーティクルが取り込まれて、排気配管を通ってスクラバへ排出される。
【００２８】
本発明のクリーニングシステムによれば、チャンバウエットクリーニング周期（MWBC）がウエハ処理枚数1000枚毎から、２倍の2000枚／回に伸ばすことができた。また、排気配管の洗浄頻度も、毎月毎の洗浄から、6ケ月／回の６倍に伸び、メンテナンス頻度を大幅に改善する事が出来た。
【００２９】
本発明は上記した実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体製造装置のガスクリーニングシステムの構成図である。
【符号の説明】
【００３１】
１００・・・クリーニングシステム、１・・・外部装置、２・・・導入配管、３・・・エアオペバルブ、４・・・半導体製造装置、４１・・・ロードロックチャンバ、４２・・・プロセスチャンバ、５・・・システムコントローラ、６・・・導入配管、７・・・ストレートバルブ、８・・・センサ、９・・・排気配管、１０・・・ホンプユニット、１１・・・メカニカルブースターポンプ（ＭＢＰ）、１２・・・油拡散ポンプ（ＤＰ）、１３・・・スクラバ。
【図１】
2006237360.tif 000003